(57)【要約】【課題】  正極及び負極の極板を構成する集電体と集電板との間の接合強度及び電流容量を向上させた巻回構造の電気化学素子を提供する。【解決手段】  帯状の集電体に活物質が塗着された正極板１と、帯状の集電体に活物質が塗着された負極板２との間に帯状のセパレータ３を配して巻回した極板群４の上下両端面に集電体が突出するように構成し、巻回した最外周部位を除く他の部位を押圧して平坦部位を作成し、平坦部位に集電体を溶接した後に、最外周部位を集電体に溶接する。【選択図】  図１
2006004729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極集電体に活物質を塗着した正極板と、帯状の負極集電体に活物質を塗着した負極板とを帯状のセパレータを介して巻回した極板群が電解質と共に金属容器内に収容され、前記正極集電体が正極外部接続端子となる部位に、負極集電体が負極外部接続端子とする部位に、それぞれ接続されてなる電気化学素子であって、
前記正極集電体及び／又は負極集電体の幅方向の一方端側に活物質が塗着されない集電体露出部を設けて一方又は両方の端部に正極板及び／又は負極板の前記集電体露出部が突出した状態に極板群が形成され、最外周及び／又は最内周となる集電体露出部を残して他の集電体露出部を折り曲げて形成された集電体露出部平坦面上に集電板が溶接され、前記集電板の外周辺及び／又は内周辺上に最外周及び／又は最内周の集電体露出部が溶接されてなることを特徴とする電気化学素子。
【請求項２】
帯状の正極集電体に活物質を塗着した正極板と、帯状の負極集電体に活物質を塗着した負極板とを帯状のセパレータを介して円筒状に巻回された極板群が電解質と共に金属容器内に収容され、前記正極集電体が正極外部接続端子となる部位に、負極集電体が負極外部接続端子とする部位に、それぞれ接続されてなる電気化学素子であって、
前記正極集電体及び／又は負極集電体の幅方向の一方端側に活物質が塗着されない集電体露出部を設けて一方又は両方の端部に正極板及び／又は負極板の前記集電体露出部が突出した状態に極板群が形成され、最外周及び／又は最内周となる集電体露出部を残して他の集電体露出部を１回以上折り曲げて形成された集電体露出部平坦面上に集電板が溶接され、前記集電板の外周辺及び／又は内周辺上に最外周及び／又は最内周の集電体露出部が溶接されてなることを特徴とする電気化学素子。
【請求項３】
最外周及び／又は最内周となる集電体露出部と、集電体露出部平坦面に形成する集電体露出部との間に切込みが形成されてなる請求項１又は２に記載の電気化学素子。
【請求項４】
最外周及び／又は最内周となる集電体露出部に、複数箇所の切込みが形成されてなる請求項１〜３いずれか一項に記載の電気化学素子。
【請求項５】
集電体露出部は、その幅方向の活物質塗着端からセパレータの幅と略同一位置に至るまでの部位に活物質塗着厚さと略同一厚さに絶縁被覆が施されてなる請求項１〜４いずれか一項に記載の電気化学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池、電気二重層コンデンサのように正負の極板を巻回して容器中に収容した電気化学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池、電気二重層コンデンサ等の電気化学素子においては、単位体積当りの反応面積を増加させるために正極板と負極板とをセパレータを介して巻回した巻回構造の極板群を用いたものが広く用いられている。この極板群を電解質と共に金属容器内に収容して密閉し、正極板及び負極板をそれぞれ正極外部接続端子及び負極外部接続端子となる部位に接続して外部接続可能な電気化学素子に形成される。
【０００３】
正極板及び負極板は、箔あるいは網状の金属薄板で形成された集電体に活物質を塗着して形成されているので、正負の各集電体それぞれを正極外部接続端子、負極外部接続端子となる部位にリード接続すれば電流経路が形成される。そのとき、集電体の１箇所から外部接続端子となる部位に接続すると、巻回された帯状の集電体では接続箇所から離れた部位からの電流経路が長くなるため、比較的大きな電流の充放電を行った場合の損失や温度上昇が発生する問題があった。特に、電気二重層コンデンサのように短時間にエネルギーを充放電できる特性を有効に生かすためには、電流経路の内部抵抗を低減する必要性がより大きくなる。
【０００４】
また、二次電池や電気二重層コンデンサを携帯機器や移動体の電源に適用する使途が増加しており、このような振動や衝撃が加わる装置に適用した場合に、金属容器中に収容された極板群に振動や衝撃が加わると、薄い金属箔で形成された集電体の接合部分に破断や剥離が発生する恐れがあり、振動や衝撃にも耐え得る接続構造が要求されている。
【０００５】
上記のごとき極板群と正極及び負極の各外部接続端子部位との接続に係る課題を解決すべく、正極板と負極板とをセパレータを介して円筒形に巻回して極板群に形成するとき、正極板又は負極板を構成する集電体の一部が極板群の一方端から突出するように形成し、端部から突出した集電体に円筒軸心方向から平面押圧力を加えて突出した集電体を内側に折り曲げて平坦部を形成し、この平坦部に集電板を溶接することにより、集電効率の向上を図ると共に、振動等に対する溶接強度の向上を図った接続構造が知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、同様の構成で円筒形に巻回した後に端部から突出した集電体を内側に折り曲げて隣り合う集電体が互いに重なり合うように整形し、これに集電板を溶接することも可能にして、電流分布を均一にして高率放電特性の向上を図った円筒形蓄電池の構成が知られている（特許文献２参照）。
【０００７】
上記２例は何れも電池の場合であるが、正負極板を円筒形に巻回した電気二重層コンデンサにおいては、巻回した正極板及び負極板の集電体から半径方向の同一線上に複数の集電タブが突出するように極板群を形成し、半径方向の複数の集電タブを束ねて同一材料の端子部材で挟んだ状態で溶接し、引き出し端子部を形成した構成が知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２０００−２９４２２２号公報（第２〜４頁、図１）
【特許文献２】特開２０００−３２３１１７号公報（第２〜３頁、図１）
【特許文献３】特開平１０−０５０５５６号公報（第３〜４頁、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、端部から突出させた集電体を折り曲げて平坦面を形成し、その上に載置した集電板と溶接する上記特許文献１に示された構成では、円筒形の極板群の放射方向に設定した溶接ラインに沿って線状にレーザ溶接するため溶接面積が小さく、充分な溶接強度が得られず、内部抵抗を充分に低減させることができない課題があった。
【０００９】
特に、電気化学素子をHEV、電動工具などの高出力を必要とし、振動や衝撃が加わる用途に適用した場合に、耐振動性あるいは耐衝撃性を十分確保することが困難となる。また、小さい溶接面積に大きな充放電電流が流れると、電力損失や発熱が発生しやすく、性能を充分に発揮させ得ないことになる。尚、特許文献２においては折り曲げた集電体の端部と集電板との間の溶接方法が開示されておらず、折り曲げられた集電体が互いに重なり合うことによる接触によって接続がなされるだけでは、電流容量の確保や接続強度を充分に得ることはできない。
【００１０】
また、円筒形に巻回された正極板及び負極板の半径方向に複数の集電タブを形成する上記特許文献３に示した構成では、帯状に切り出される極板に複数の集電タブが突出した状態になるため、極板形成の材料取りが悪く、生産性に欠ける課題があった。
【００１１】
本発明は上記従来技術の課題に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、集電体と集電板とを溶接強度が高く、電流容量を大きく確保して接続することを可能とした接続構造を備えた電気化学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本願第１発明は、帯状の正極集電体に活物質を塗着した正極板と、帯状の負極集電体に活物質を塗着した負極板とを帯状のセパレータを介して円筒状に巻回された極板群が電解質と共に金属容器内に収容され、前記正極集電体が正極外部接続端子となる部位に、負極集電体が負極外部接続端子とする部位に、それぞれ接合されてなる電気化学素子であって、前記正極集電体及び／又は負極集電体の幅方向の一方端側に活物質が塗着されない集電体露出部を設けて一方又は両方の端部に正極板及び／又は負極板の前記集電体露出部が突出した状態に極板群が形成され、最外周及び／又は最内周となる集電体露出部を残して他の集電体露出部を折り曲げて形成された集電体露出部平坦面上に集電板が溶接接合され、前記集電板の外周辺及び／又は内周辺上に最外周及び／又は最内周の集電体露出部が溶接されてなることを特徴とするものである。
【００１３】
上記構成によれば、極板群から突出した状態にある集電体露出部は、最外周及び／又は最内周となる部位を除く部位を折り曲げて集電体露出部平坦面にして集電板の一方面に溶接されるので溶接面積が大きく、溶接強度及び集電電流容量を充分に確保することができる。更に、残された最外周及び／又は最内周となる部位は集電板の他方面に溶接されるので、集電板は集電体露出部に包まれた状態に接合され、接合強度の高い接続構造が得られる。この接続構造は、正極板及び負極板の両方に構成することによって、より溶接強度を増加させることができ、更に、集電板をドーナツ状に形成して最外周及び最内周の集電体露出部の両方を集電板に溶接することによって、より溶接強度を増加させることができる。
【００１４】
また、本願第２発明は、帯状の正極集電体に活物質を塗着した正極板と、帯状の負極集電体に活物質を塗着した負極板とを帯状のセパレータを介して円筒状に巻回された極板群が電解質と共に金属容器内に収容され、前記正極集電体が正極外部接続端子となる部位に、負極集電体が負極外部接続端子とする部位に、それぞれ接合されてなる電気化学素子であって、前記正極集電体及び／又は負極集電体の幅方向の一方端側に活物質が塗着されない集電体露出部を設けて一方又は両方の端部に正極板及び／又は負極板の前記集電体露出部が突出した状態に極板群が形成され、最外周及び／又は最内周となる集電体露出部を残して他の集電体露出部を１回以上折り曲げて形成された集電体露出部平坦面上に集電板が溶接接合され、前記集電板の外周辺及び／又は内周辺上に最外周及び／又は最内周の集電体露出部が溶接されてなることを特徴とするものである。
【００１５】
上記構成によれば、極板群に巻回されたとき最外周及び／又は最内周となる部位を除く集電体露出部は１回以上折り曲げ形成して厚さが増加するように加工されているので、この集電体露出部が形成された極板を巻回すると、巻回円弧線上に対して集電体露出部はジグザグ状に変形しやすく、集電体露出部の厚さ増加と共にジグザグ変形により集電板を受け止めて溶接面積の増加と接合強度の増加とを向上させ、溶接強度及び集電電流容量を充分に確保することができる。更に、残された最外周及び／又は最内周となる部位は集電板の他方面に溶接されるので、集電板は集電体露出部に包まれた状態に接合され、接合強度の高い接続構造が得られる。この接続構造は、正極板及び負極板の両方に構成することによって、より溶接強度を増加させることができ、更に、集電板をドーナツ状に形成して最外周及び最内周の集電体露出部の両方を集電板に溶接することによって、より溶接強度を増加させることができる。
【００１６】
上記各構成において、最外周及び／又は最内周となる集電体露出部と、集電体露出部平坦面に形成する集電体露出部との間に切込みを形成することが望ましく、集電体露出部平坦面を折り曲げ加工する際や集電板を溶接する際の加圧により最外周及び／又は最内周となる集電体露出部が引っ張られて変形することが防止できる。
【００１７】
また、最外周及び／又は最内周となる集電体露出部に、複数箇所の切込みを形成することが望ましく、集電板の円形形状に沿って集電体露出部を折り曲げる加工が容易となる。
【００１８】
また、集電体露出部は、その幅方向の活物質塗着端からセパレータの幅と略同一位置に至るまでの部位に活物質塗着厚さと略同一厚さに絶縁被覆を施こすことにより、平坦面形成の押圧時や溶接時の加圧、あるいは振動や衝撃を受けた際に薄い集電体が座屈して溶接不良や内部短絡を発生させる恐れを解消することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、集電体と集電板とを面で溶接接合することができ、集電板を集電体で包み込むように接合しているので、接合強度が高く、充放電の電流容量を大きく確保することができる。従って、携帯機器や移動体などのように振動や衝撃が加わりやすく、比較的大きな充放電電流が流れる環境下にあっても、それに対応できる電気化学素子に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本実施形態は、電気化学素子の一例であるリチウムイオン二次電池に本発明に係る接続構造を適用した例を示すものである。ここで説明するリチウムイオン二次電池は、直径が１８．３ｍｍ、高さが６４．７ｍｍの円筒形に形成されたものである。
【００２１】
このリチウムイオン二次電池は、図１に示すように、正極集電体１ａの両面に正極活物質１ｂを塗着した正極板１と、負極集電体２ａの両面に負極活物質２ｂを塗着した負極板２とを、セパレータ３を介して重ね合わせ、円筒形に巻回して形成された極板群４を有底円筒形に形成した電池缶６内に電解液と共に収容し、前記負極板２の負極集電体２ａを負極外部接続端子となる電池缶６に接続すると共に、電池缶６と絶縁してその開口部を封口して正極外部接続端子となる封口板７に正極板１の正極集電体１ａを接続して構成されている。
【００２２】
より具体的には、正極活物質１ｂは、電解二酸化マンガン（ＭｎＯ2）と炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）とをＬｉ／Ｍｎ＝１／２となるように混合し、８００℃で２０時間焼成したＬｉＭｎ2Ｏ4と、導電剤のアセチレンブラックと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとを、それぞれ重量比で９２：３：５の割合で混合し、これをペースト状に混練するため、ポリフッ化ビニリデンの溶媒であるｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解した液を用いている。この正極活物質１ｂのペーストを、厚さ１５μｍのアルミニウム箔を用いた正極集電体１ａに、その一側縁部に所定幅の集電体露出部を残した状態で両面に塗布して乾燥させ、乾燥後の両面の膜厚みの総和が２８０μｍとなるように正極活物質１ｂの層を形成している。正極板１としての極板寸法は、幅５５ｍｍ、長さ５７０ｍｍとし、厚さが２００μｍになるように正極活物質１ｂを圧縮成形している。
【００２３】
負極活物質２ｂは、人造黒鉛と結着剤のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）とを重量比９７：３の割合で混合し、負極活物質２ｂをペースト状に混練するため、スチレンブタジエンゴムは水溶性のディスパージョン液を用いている。上記混合比率は固形分としての割合である。この負極活物質２ｂのペーストを、厚さ１４μｍの銅箔を用いた負極集電体２ａに、その一側縁部に所定幅の集電体露出部を残した状態で両面に塗布して乾燥させ、負極板２の極板寸法は、幅６１ｍｍ、長さ６００ｍｍとし、厚さが１７０μｍになるように圧縮成形している。
【００２４】
上記構成になる正極板１と負極板２とを、幅寸法を負極活物質２ｂの幅より大きく形成した微多孔性ポリエチレンフィルムを用いたセパレータ３を介して重ね合わせ、渦巻き状に巻回して円筒形の極板群４が形成されている。
【００２５】
また、電解液は、エチレンカーボネイト（ＥＣ）とジエチルカーボネイト（ＤＥＣ）を体積比１：１の配合比で混合した混合溶媒に、溶質として６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を１ｍｏｌ／ｄｍ3の濃度に溶解したものを用いている。
【００２６】
上記構成になる極板群４の正極板１の正極集電体１ａを封口板７に接続し、負極板２の負極集電体２ａを電池缶６に接続する接続構造について以下に実施例１及び実施例２として説明する。
【実施例１】
【００２７】
正極板１は、図２（ａ）に示すように、帯状に形成された正極集電体１ａの幅方向の一側縁部に正極活物質１ｂを塗布しない正極集電体露出部９を５ｍｍ幅に形成する。この正極集電体露出部９は、正極板１と負極板２とをセパレータ３を介して円筒形に巻回して極板群４に形成したとき、最外周となる部位を最外周部位９ｂ、それ以外の部位を平坦面形成部位９ａとする。最外周部位９ｂと平坦面形成部位９ａとの境界部分には切込み線９ｃを形成するのが望ましく、極板群４に形成された後に平坦面形成部位９ａが折り曲げ形成される際に最外周部位９ｂが引っ張られることを防止することができる。また、最外周部位９ｂには所要間隔で正極板１の幅方向に切断線９ｄを形成するのが望ましく、円板状の正極集電板１０の外周辺上に最外周部位９ｂを折り曲げる加工を容易にすることができる。
【００２８】
負極板２は、図２（ｂ）に示すように、帯状に形成された負極集電体２ａの幅方向の前記正極板１と反対側の他側縁部に負極活物質２ｂを塗布しない負極集電体露出部１２を５ｍｍ幅に形成する。この負極集電体露出部１２の場合も正極板１と同様に、極板群４に形成したとき最外周となる部位を最外周部位１２ｂ、それ以外の部位を平坦面形成部位１２ａとする。最外周部位１２ｂと平坦面形成部位１２ａとの境界部分には切込み線１２ｃを形成するのが望ましく、極板群４に形成された後に平坦面形成部位１２ａが折り曲げ形成される際に最外周部位１２ｂが引っ張られることを防止することができる。また、最外周部位１２ｂには所要間隔で正極板１の幅方向に切断線１２ｄを形成するのが望ましく、円板状の負極集電板１１の外周辺上に最外周部位１２ｂを折り曲げる加工を容易にすることができる。
【００２９】
セパレータ３は、正極活物質１ｂ及び負極活物質２ｂの幅より大きな幅寸法の帯状に形成され、このセパレータ３を介して正極板１と負極板２とを重ね合わせて巻回し、極板群４に形成すると、極板群４の一端から正極板１の正極集電体露出部９が２ｍｍ突出し、他端から負極板２の負極集電体露出部１２が２ｍｍ突出するようにする。
【００３０】
次に、極板群４の一端から突出する正極集電体露出部９の最外周部位９ｂを残し、平坦面形成部位９ａを１．５ｍｍ押圧して折り曲げられた平坦面形成部位９ａによって平坦面を形成し、この平坦面上に正極集電板１０を当接配置して両者を圧接させた状態で平坦面形成部位９ａと正極集電板１０とを溶接する。更に、押圧せずに残した最外周部位９ｂを正極集電板１０の外周辺上に折り曲げ、両者を圧接させた状態で溶接する。このときの溶接方法は、抵抗溶接が好ましいものとなる。
【００３１】
また、負極側においても同様に、極板群４の他端から突出する負極集電体露出部１２の最外周部位１２ｂを残し、平坦面形成部位１２ａを１．５ｍｍ押圧して折り曲げられた平坦面形成部位１２ａによって平坦面を形成し、この平坦面上に負極集電板１１を当接配置して両者を圧接させた状態で平坦面形成部位１２ａと負極集電板１１とを溶接する。更に、押圧せずに残した最外周部位１２ｂを負極集電板１１の外周辺上に折り曲げ、両者を圧接させた状態で溶接する。負極側の溶接方法についても抵抗溶接が好ましいものとなる。
【００３２】
この正極集電板１０と負極集電板１１とをそれぞれ両端に接合した極板群４を電池缶６内に収容し、負極集電板１１と電池缶６の底部を抵抗溶接し、正極集電板１０に接合された正極接続片１０ａを電池蓋７に押し当ててレーザ溶接した後に、電池缶６内に電解液を注入して極板群４に真空含浸させた後、電池缶６の開口部をガスケット８を介して電池蓋７で密閉し、リチウムイオン二次電池に形成する。
【００３３】
上記構成により、正極集電体１ａの正極集電体露出部９は、平坦面形成部位９ａで集電板１０に溶接されるだけでなく、平坦面に形成されない最外周部位９ｂも正極集電板１０と溶接され、正極集電板１０を包み込むように接合されるので、正極集電体１ａと正極集電板１０との間の電流容量が大きく、溶接強度を高く接合することができる。負極集電体２ａについても同様に構成されているので、携帯機器や移動体などの振動や衝撃が加わりやすい環境下に適用しても接合部分に破断や剥がれが発生しにくいリチウムイオン二次電池が構成される。また、電動工具やハイブリッド車などの比較的大きな充放電電流が流れる機器に適用しても、それに対応できる充分な電流容量が得られ、発熱や劣化を抑制することができる。
【００３４】
また、上記構成においては、正極板１及び負極板２は、それらを巻回して極板群４に形成したとき最外周となる正極集電体１ａ及び負極集電体２ａのみを正極及び負極の各集電板１０，１１に接合しているが、図３に示すように、正極及び負極の各集電板１０，１１をドーナツ状に形成し、正極及び負極の各平坦面形成部位９ａ，１２ａを正極及び負極の各集電板１０，１１にそれぞれ溶接した後、正極及び負極の各最外周部位９ｂ，１２ｂに加え、正極及び負極の各最内周部位９ｅ，１２ｅも正極及び負極の各集電板１０，１１に溶接するように構成すると、より強固な接合構造が得られる。
【実施例２】
【００３５】
正極板１は、図４（ａ）に示すように、帯状に形成された正極集電体１ａの幅方向の一側縁部に正極活物質１ｂを塗布しない正極集電体露出部９を５ｍｍ幅に形成する。この正極集電体露出部９は、正極板１と負極板２とをセパレータ３を介して円筒形に巻回して極板群４に形成したとき、最外周となる部位を最外周部位９ｂ、それ以外の部位を平坦面形成部位９ａとする。最外周部位９ｂと平坦面形成部位９ａとの境界部分には切込み線９ｃを形成して両部位間を分離する。平坦面形成部位９ａは図示するように１回以上折り返して正極集電体露出部９の厚さを増加させた状態にする。また、最外周部位９ｂには所要間隔で正極板１の幅方向に切断線９ｄを形成するのが望ましく、円板状の正極集電板１０の外周辺上に最外周部位９ｂを折り曲げる加工を容易にすることができる。
【００３６】
負極板２は、図４（ｂ）に示すように、帯状に形成された負極集電体２ａの幅方向の前記正極板１と反対側の他側縁部に負極活物質２ｂを塗布しない負極集電体露出部１２を５ｍｍ幅に形成する。この負極集電体露出部１２の場合も正極板１と同様に、極板群４に形成したとき最外周となる部位を最外周部位１２ｂ、それ以外の部位を平坦面形成部位１２ａとする。最外周部位１２ｂと平坦面形成部位１２ａとの境界部分には切込み線１２ｃを形成して両部位間を分離する。平坦面形成部位１２ａは図示するように１回以上折り返して正極集電体露出部１２の厚さを増加させた状態にする。また、最外周部位１２ｂには所要間隔で正極板１の幅方向に切断線１２ｄを形成するのが望ましく、円板状の負極集電板１１の外周辺上に最外周部位１２ｂを折り曲げる加工を容易にすることができる。
【００３７】
上記のように形成された正極板１と負極板２とをセパレータ３を介して円筒形に巻回して構成された極板群４の両端には、正極集電体露出部９と負極集電体露出部１２とが突出した状態が得られる。正極板１と負極板２とをセパレータ３を介して円筒形に巻回したとき、正極板１及び負極板２の前記平坦面形成部位９ａ，１２ａ以外の部位は巻回円弧上に位置するようになるが、折り返し形成されて厚さが増加している平坦面形成部位９ａ，１２ａは巻回が円滑になされないために巻回円弧線上でジグザグ状になりやすく、直径方向に隣り合う平坦面形成部位９ａ，１２ａが互いに接触しているような状態となり、全体として平坦な面が形成される。
【００３８】
図５に示すように、極板群４の一端から突出する正極集電体露出部９の最外周部位９ｂを残し、平坦面形成部位９ａ上に正極集電板１０を当接配置して両者を圧接させた状態で平坦面形成部位９ａと正極集電板１０とを溶接する。溶接は複数箇所にわたる抵抗溶接を用いるのが好ましく、複数箇所で接合がなされることにより電流容量の確保と接合強度の向上を図ることができる。更に、押圧せずに残した最外周部位９ｂを正極集電板１０の外周辺上に折り曲げ、両者を圧接させた状態で溶接する。
【００３９】
また、負極側においても同様に、極板群４の他端から突出する負極集電体露出部１２の最外周部位１２ｂを残し、平坦面形成部位１２ａ上に負極集電板１１を当接配置して両者を圧接させた状態で平坦面形成部位１２ａと負極集電板１１とを抵抗溶接する。更に、押圧せずに残した最外周部位１２ｂを負極集電板１１の外周辺上に折り曲げ、両者を圧接させた状態で溶接する。
【００４０】
この正極集電板１０と負極集電板１１とをそれぞれ両端に接合した極板群４を電池缶６内に収容し、負極集電板１１と電池缶６の底部を抵抗溶接し、正極集電板１０に接合された正極接続片１０ａを電池蓋７に押し当ててレーザ溶接した後に、電池缶６内に電解液を注入して極板群４に真空含浸させた後、電池缶６の開口部をガスケット８を介して電池蓋７で密閉し、リチウムイオン二次電池に形成する。
【００４１】
以上説明した実施形態に係るリチウムイオン二次電池の接合強度を検証するために、正極側負極側共に、集電体突出部の全面を押圧して突出部先端自身により平坦部を形成し、この平坦部に集電板を溶接し、その他は実施形態構造と同一構造に形成したリチウムイオン二次電池を比較例として落下試験を実施した。
【００４２】
落下試験は、実施例と比較例それぞれ１００個ずつの電池について、７５ｃｍの高さから電池の正立・倒立・側面方向にそれぞれ一回ずつ落下させることを１サイクルとした。
【００４３】
１サイクル毎に、電池の内部抵抗値を測定し、落下衝撃により正極集電部もしくは負極集電部において集電板が集電体から剥離し導通が確保できなくなったか否かを判断した。電池の内部抵抗値が上昇した時を集電板が集電体から剥離したものと見なしその電池の数量をカウントした。その結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
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実施例の電池は９０サイクルで初めて電池の内部抵抗値が上昇したのに対し、比較例の電池では３０サイクルで電池の内部抵抗値の上昇が観察された。これは、正極集電部もしくは負極集電部における集電板と集電体との剥離を抑制すること関して、実施例の構造の電池の方が比較例よりも優れているためと考えられる。
【００４５】
以上説明した実施例１及び実施例２の構成において、正負の集電体露出部９，１２は、その幅方向の正負の活物質１ｂ，２ｂの塗着端からセパレータ３の幅と略同一位置に至るまでの部位に活物質塗着厚さと略同一厚さに絶縁被覆を施こすことが望ましく、正負の集電体露出部９，１２の基部が補強されると同時に絶縁性が強化されるので、平坦面形成の押圧時や溶接時の加圧、あるいは振動や衝撃を受けた際に薄い集電体が座屈して溶接不良や内部短絡を発生させる恐れを解消することができる。
【００４６】
また、以上説明した実施形態はリチウムイオン二次電池について説明したが、他の電池、電気二重層コンデンサなど極板を巻回構造に構成した電気化学素子において同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、正極板と負極板とをセパレータを介して巻回し、正極板及び負極板それぞれの集電体を正極及び負極の各集電板にそれぞれ接合した電池や電気二重層コンデンサなどの極板を巻回構造に構成した電気化学素子の接合強度及び電流容量の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１のリチウムイオン二次電池の縦断構造を示す模式図。
【図２】同上構成における正極板（ａ）及び負極板（ｂ）の構成を示す断面図及び平面図。
【図３】実施例１のリチウムイオン二次電池の縦断構造変形例を示す模式図。
【図４】実施例２における正極板（ａ）及び負極板（ｂ）の構成を示す断面図及び平面図。
【図５】同上極板を用いたリチウムイオン二次電池の縦断構造を示す模式図。
【符号の説明】
【００４９】
１  正極板
１ａ  正極集電体
１ｂ  正極活物質
２  負極板
２ａ  負極集電体
２ｂ  負極活物質
３セパレータ
４極板群
６  電池缶
９ａ，１２ａ  平坦面形成部位
９ｂ，１２ｂ  最外周部位
９ｃ，１２ｃ  切込み線
９ｄ，１２ｄ  切断線
９ｅ，１２ｅ  最内周部位
１０  正極集電板
１１  負極集電板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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